本發(fā)明涉及肥料制作技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用廢棄玻纖制備水溶性硅肥的方法。

背景技術(shù)：

硅肥現(xiàn)已被國際土壤學界公認為繼氮(N)、磷(P₂0₅)、鉀(K₂O)之后的第四大元素肥料。硅肥因?qū)r(nóng)作物的增產(chǎn)有著異常神奇的效果,而被譽為“調(diào)節(jié)性肥料”、“保健肥料”。作為一種新型多功能肥料，硅肥不僅可以使農(nóng)作物大幅度增產(chǎn),而且還可以明顯改善農(nóng)作物品質(zhì)(如抗蟲、抗病、抗倒伏)，從而改變農(nóng)作物“高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì),優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn)”的局面。

目前，硅肥的品種主要有枸溶性硅肥、水溶性硅肥兩大類，枸溶性硅肥是指不溶于水而溶于酸后可以被植物吸收的硅肥，常見的多為煉鋼廠的廢鋼渣、粉煤灰、礦石等經(jīng)高溫煅燒工藝加工而成，特點為施用量較大(每畝25-50公斤左右)，但作物吸收比較緩慢；水溶性硅肥是指溶于水可以被植物直接吸收的硅肥，特點是硅含量高、易溶于水，用量少、效果高，相較于枸溶性硅肥，農(nóng)作物對其吸收利用率較高。

CN 103304297 A披露了一種水溶性硅肥，其特征在于：包括水玻璃溶液、磷酸氫鹽、胺類化合物和醇類化合物；其中，所述水玻璃溶液中硅以二氧化硅計、所述磷酸氫鹽中磷以五氧化二磷計，五氧化二磷的重量為二氧化硅重量的20％-50％，所述胺類化合物中氮的重量為二氧化硅重量的0-10％，所述醇類化合物的重量為所述水溶性硅肥總重量的0-10％。

該方法是以水溶性硅酸鹽為原料，輔以其它原料如磷酸鹽、胺類化合物和醇類化合物，并未采用不溶性的玻纖廢棄物。

目前國內(nèi)制備硅肥的方法主要有3類：

第一類硅肥主要是以各種工業(yè)固體廢棄物為原料加工而成，其原料主要來源于：一是粉煤灰；二是冶煉過程中產(chǎn)生的高爐渣；三是在采煤和洗煤過程中排放的煤矸石；四是黃磷或磷酸在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣。此類方法生產(chǎn)的硅肥主要為枸溶性硅肥。

第二類硅肥是利用礦物為原料生產(chǎn)。礦物中往往含有大量的中微量元素如Ca、Mg、S、Si等，但是這些礦物幾乎不溶于水和弱酸，有效二氧化硅含量低，不能直接利用。

第三類是微生物硅肥。微生物硅肥一種高活性的新型生物型肥料，它通常是利用粉煤灰、生物制劑以及含硅礦渣等原料，通過生物技術(shù)研制而成。相較于前兩類來講，生物硅肥因可以提高水稻的抗逆性、抗病蟲害能力以及增加土壤中微生物的數(shù)量而受到關(guān)注，除此以外還可明顯提高土壤中脲酶、過氧化氫酶和轉(zhuǎn)化酶的活性。生物硅肥的施入，可以為土壤創(chuàng)造一個良好的生物化學環(huán)境，從而為作物的增產(chǎn)高產(chǎn)提供一個有利的保障。

玻璃纖維是一種硅含量較高的無機非金屬材料，以石英砂、葉蠟石、石灰石等天然無機非金屬礦石為原料，按一定的配方經(jīng)高溫鍛造而成，其中硅的含量可以達到60％以上。

玻璃纖維不溶于水，其主要成分是二氧化硅，氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂等。如果能將廢棄玻璃纖維應(yīng)用于肥料中，作用于農(nóng)作物，不僅解決了廢棄玻璃纖維的處置問題，而且還實現(xiàn)了資源回收再利用。但是目前鮮見有關(guān)于以廢棄玻璃纖維為原料生產(chǎn)水溶性硅肥的文獻或報道。其要克服的技術(shù)難點是如何將玻璃纖維制作成水溶性物質(zhì)，易于被農(nóng)作物吸收。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述的問題，本發(fā)明以廢棄玻璃纖維為主要原料，生產(chǎn)出一種易于被作物吸收的且肥效高的水溶性硅肥。

本發(fā)明所說的廢棄玻纖是玻璃纖維生產(chǎn)中產(chǎn)生的工業(yè)尾料，成分含量與玻璃纖維完全相同。

本發(fā)明的利用廢棄玻纖制備水溶性硅肥的方法，包括：

(1)對廢棄玻纖清洗、干燥；

(2)粉碎干燥后的廢棄玻纖，得玻纖粉末；

(3)處理玻纖粉末，使其成為水溶物。

本發(fā)明的方法，還包括：

(3)處理后，均質(zhì)處理干燥，得水溶性硅肥。

上述的廢棄玻纖包括：環(huán)氧樹脂型玻纖、不飽和聚酯型玻纖、丙烯酸酯型玻纖、酚醛樹脂型玻纖、聚氨酯型玻纖中的至少一種。

優(yōu)選的，利用廢棄玻纖制備水溶性硅肥的方法，(1)中，噴淋清洗，噴淋壓力為0.5～2MPa，清洗時間為8～15min；清洗后的玻纖廢絲于80～120℃下干燥5～10h；

(2)中，將干燥后的廢棄玻纖剪切成長度小于2mm的短絲，送入氣流渦旋式粉碎機，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為3500-5000r/min，得玻纖粉末；

(3)中，處理玻纖粉末包括：

加入有機酸與水，反應(yīng)；

再加入水性分散劑、螯合劑、增效劑、穩(wěn)定劑反應(yīng)；

將反應(yīng)后的物料細化，濃縮，干燥，得水溶性硅肥粉。

優(yōu)選的，上述的有機酸為蘋果酸、丁二酸、草酸、乳酸、檸檬酸、松香酸、己二酸、癸二酸中的至少一種，添加量為玻纖粉末總量的20～30％；水：玻纖粉末質(zhì)量比為1.2～2:1，處理溫度為70～100℃，處理時間為10～20h；

降至室溫后，加入以下的水性分散劑、穩(wěn)定劑、增效劑和螯合劑反應(yīng)，反應(yīng)溫度80～100℃，反應(yīng)時間5～10h；

水性分散劑為卵磷脂類、無機磷酸酯和無機磷酸鹽中的至少一種；

螯合劑為EDTA、DTPA、HEDTA和NTA中的至少一種；

增效劑為多肽、氨基酸和聚谷氨酸中的至少一種；

穩(wěn)定劑為尿素、三乙醇胺中的至少一種；

其中，水性分散劑：穩(wěn)定劑：增效劑：螯合劑的質(zhì)量比為150～300：12～30：8～10：7～15：50～80。

細化處理中，將物料送入高壓均質(zhì)機細化，高壓均質(zhì)溫度為40～70℃，時間為15～30min，壓力為120～150Mpa；

干燥步驟中，將細化后的物料濃縮，噴霧干燥，得到全水溶性硅肥粉；

噴霧干燥進風溫度120～190℃，出風溫度小于80℃，霧化方式為離心霧化或壓力霧化中的一種。

更優(yōu)選的，利用廢棄玻纖制備水溶性硅肥的方法，包括：

(1)對廢棄玻纖清洗、干燥；

采用噴淋清洗，噴淋壓力為0.5～2MPa，清洗時間為8～15min；清洗后的玻纖廢絲于80～120℃干燥5～10h；

(2)粉碎干燥后的廢棄玻纖，得玻纖粉末；

干燥后的廢棄玻纖剪切成長度小于2mm的短絲，送入氣流渦旋式粉碎機，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為3500-5000r/min，粉碎后得到玻纖粉末；

(3)處理玻纖粉末，使其成為水溶物：

處理步驟如下：

加入有機酸和水浸泡，在機酸為蘋果酸、丁二酸、草酸、乳酸、檸檬酸、松香酸、己二酸、癸二酸中的一種或多種，添加量為玻纖粉末總量的20～30％；水：玻纖粉末質(zhì)量比為1.2～2:1，浸泡溫度為70～100℃，時間為10～20h；

然后降至室溫，加入水性分散劑、穩(wěn)定劑、增效劑和螯合劑，廢棄玻纖粉：水性分散劑：穩(wěn)定劑：增效劑：螯合劑的質(zhì)量比為150～300：12～30：8～10：7～15：50～80反應(yīng)溫度80～100℃，反應(yīng)時間5～10h；

水性分散劑為卵磷脂類、無機磷酸酯和無機磷酸鹽中的至少一種；

螯合劑為EDTA、DTPA、HEDTA和NTA中的至少一種；

增效劑為多肽、氨基酸和聚谷氨酸中的至少一種；

穩(wěn)定劑為尿素、三乙醇胺中的至少一種；

經(jīng)過上述處理后的水溶液送入均質(zhì)機中細化，高壓均質(zhì)溫度為40～70℃，時間為15～30min，壓力為120～150Mpa；

得到的溶液經(jīng)過濃縮后噴霧干燥得到全水溶性硅肥粉，噴霧干燥進風溫度120～190℃，出風溫度小于80℃，霧化方式為離心霧化或壓力霧化。

本發(fā)明是以廢棄物綜合開發(fā)利用技術(shù)為核心，利用硅含量較高的玻纖廢絲作為只要原料，添加生物活化劑制備出肥效較高的水溶性硅肥。

目前沒有關(guān)于本發(fā)明的方法或類似于本發(fā)明方法的文獻資料報道，也沒有關(guān)于上述的技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的報道，本發(fā)明在該領(lǐng)域具有示范性作用，可以帶來巨大的經(jīng)濟利益和行業(yè)影響力。符合綠色農(nóng)業(yè)與可持續(xù)發(fā)展策略，也實現(xiàn)了資源回收與再利用，具有廣闊的開發(fā)前景。

本發(fā)明以廢棄的玻纖為原料，該原料中硅的含量達到60％以上，制備出易于被作物吸收的硅肥，不僅有效的解決了玻璃纖維生產(chǎn)中產(chǎn)生的工業(yè)尾料廢棄物處理問題，而且為土壤創(chuàng)造一個良好的生物化學環(huán)境，從而為作物的增產(chǎn)高產(chǎn)提供一個有利的保障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明水溶性硅含量測定結(jié)果；

圖3為本發(fā)明大田肥效實驗結(jié)果。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作更進一步的說明，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更了解本發(fā)明，但并不因此限制本發(fā)明。

本發(fā)明中所使用螯合劑EDTA、DTPA、HEDTA和NTA分別代表乙二胺四乙酸(購自于廣州科瓏化工有限公司)、二乙基三胺五乙酸(購自于濟南鑫諾化工有限公司)、N-β-羥基乙基乙二胺三乙酸(購自于淄博三威化工廠)和氨基三乙酸(購自于上海滬震實業(yè)有限公司)。

實施例1

利用廢棄玻纖制備新型高效水溶性硅肥的方法，包括以下步驟：

(1)將聚酯型玻璃纖維廢絲進行噴淋清洗，噴淋壓力為0.5MPa，清洗時間為15min，清洗后于80℃干燥5h，該步驟主要是為了除去廢棄玻纖表面的污物；

(2)干燥后的廢棄玻纖剪切成長度小于2mm的短絲，在氣流帶動下送入氣流渦旋式粉碎機，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為3500-4000r/min，粉碎后過200目篩子；

(3)將過篩后的200份廢棄玻纖粉、50份蘋果酸和300份水混合均勻后于85-90℃反應(yīng)15h；

(4)15h后降至40℃以下，加入15份的三聚磷酸鉀，10份尿素，7份聚谷氨酸，60份DTPA和HEDTA混合液，并在95-100℃反應(yīng)5h；

(5)處理后的水溶液送入高壓均質(zhì)機中進一步細化至納米級溶液，高壓均質(zhì)溫度為40℃，時間為30min，壓力為150Mpa；

(6)得到的溶液經(jīng)過濃縮后噴霧干燥得到全水溶性硅肥粉，噴霧干燥進風溫度120-140℃，出風溫度60℃，霧化方式為離心霧化。

圖2中所示為吸光度法所測水溶性硅肥中硅含量，由測定結(jié)果可知水溶性硅含量(以SiO₂計)達到59.5％，含量屬于同類產(chǎn)品中的佼佼者。

圖3中所示為將所制備硅肥進行大田實驗后的結(jié)果對比圖，將施以實施例1的硅肥及氮磷鉀復(fù)合肥的記作硅肥組，將氮磷鉀施加量相同但未加硅肥的記作空白組；由圖可知，與空白組對比，施以本發(fā)明的硅肥后對于果實品質(zhì)、平均單株產(chǎn)量、單果質(zhì)量均有顯著的提高；通過檢測，果品的VC含量以及可溶性糖含量等方面均有明顯提升(具體數(shù)據(jù)見下表)，且土壤中的脲酶酶活提升21.3％(通過比色法測量以脲素為基質(zhì)經(jīng)酶促反應(yīng)后生成的氨量)、過氧化氫酶酶活提高17.3％(通過紫外吸收法研究240nm波長下過氧化氫酶分解為過氧化氫時溶液吸光率的變化速度)，這些數(shù)據(jù)均表明，生物硅肥可以提高果蔬中的VC含量，以及可溶性糖含量。生物硅肥的施入，可以為土壤創(chuàng)造一個良好的生物化學環(huán)境，從而為作物的增產(chǎn)高產(chǎn)提供一個有利的保障。

以西紅柿為例，對照組與實施例組果品產(chǎn)量等指標如下表所示：

實施例2

利用廢棄玻纖制備新型高效水溶性硅肥的方法，包括以下步驟：

(1)將環(huán)氧樹脂型玻璃纖維廢絲進行噴淋清洗，壓力為2MPa，清洗時間為8min，清洗后于90℃干燥6h，該步驟主要是為了除去廢棄玻纖表面的污物；

(2)干燥后的廢棄玻纖剪切成長度小于2mm的短絲，在氣流帶動下送入氣流渦旋式粉碎機，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為3500-4500r/min，粉碎后過200目篩子；

(3)將過篩后的200份廢棄玻纖粉、70份癸二酸、草酸和丁二酸混合物、300份水混合均勻后于85-90℃反應(yīng)10h；

(4)10h后降至40℃以下，加入20份的焦磷酸四鉀，8份三乙醇胺，15份多肽和氨基酸混合物，50份EDTA和NTA混合液，并在95-100℃反應(yīng)5h；

(5)處理后的水溶液送入高壓均質(zhì)機中進一步細化至納米級溶液，高壓均質(zhì)溫度為60℃，時間為25min，壓力為120Mpa；

(6)得到的溶液經(jīng)過濃縮后噴霧干燥得到全水溶性硅肥粉，噴霧干燥進風溫度120-150℃，出風溫度70℃，霧化方式為壓力霧化，壓力為6MPa。

實施例3

利用廢棄玻纖制備新型高效水溶性硅肥的方法，包括以下步驟：

(1)將丙烯酸酯型玻璃纖維廢絲進行噴淋清洗，噴淋壓力為1.5MPa，清洗時間為10min，清洗后于90℃干燥3h，該步驟主要是為了除去廢棄玻纖表面的污物；

(2)干燥后的廢棄玻纖剪切成長度小于2mm的短絲，在氣流帶動下送入氣流渦旋式粉碎機，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為3500-4000r/min，粉碎后過200目篩子；

(3)將過篩后的200份廢棄玻纖粉、90份乳酸混合物、250份水混合均勻后于85-90℃反應(yīng)15h；

(4)15h后降至40℃以下，加入20份的焦磷酸四鉀和三聚磷酸鉀混合物，10份三乙醇胺，15份多肽，80份EDTA，并在95-100℃反應(yīng)8h；

(5)處理后的水溶液送入高壓均質(zhì)機中進一步細化至納米級溶液，高壓均質(zhì)溫度為70℃，時間為15min，壓力為150Mpa；

(6)得到的溶液經(jīng)過濃縮后噴霧干燥得到全水溶性硅肥粉，噴霧干燥進風溫度140-160℃，出風溫度80℃，霧化方式為離心霧化。